毛细现象

毛细管内外液面高度不同的现象
毛细现象(capillarity)是指将毛细管插入液体中,液体能浸润管壁时,管内液面将会升高,液面呈凹面;若液体不能浸润管壁,管内液面将会下降,液面呈凸面的现象,[10]例如,煤油灯的煤油沿着插入油罐的棉芯上升,而水银玻璃管中下降,利用的都是毛细现象。[11][12]
毛细现象的原理可以结合分子引力原理和力的平衡原理来解释:从本质上来看,毛细现象产生的根本原因与“分子引力”有关,由于玻璃是水的湿润固体,水分子会在引力作用下尽量展布于玻璃管壁,这种展布与管壁上的水分子又会利用表面张力,努力地把下面的其他水分子“向上拉”,使得管内水平面整体上升;按力的平衡原理来理解,就是管中弯曲液面所产生的向上的合力等于管中升高液柱的重力时,系统达到平衡。[13][14]此外,影响毛细现象的因素主要有薄膜张力接触角[15]
毛细现象在日常生活、纺织领域、建筑领域和医学领域中都有着重要的应用。[4][5][6][7]例如,日常生活中,毛巾吸汗,毛笔吸墨水,酒精灯的灯芯吸酒精上来供灯头燃烧等都是常见的毛细现象。[4][16]在纺织领域,可以利用纤维表面微细沟槽所产生的毛细现象,使汗水经芯吸、扩散,传输等作用,迅速移至织物的表面并快速蒸发。[5]在医学领域,外科用来擦洗创面污液的脱脂棉利用的就是棉花纤维的毛细作用。[7]但是,有些情况下毛细现象是有害的。例如,房屋建筑的地基毛细管又多又细,它们会把土壤中的水分引上来使得室内潮湿,建房时在地基上面铺油毡,就是为了防止毛细现象造成的潮湿;[17]还有冬耕的主要目的之一就是破坏土壤的毛细管,使水分不易上升至地面蒸发掉。[18]

相关现象

在日常生活中有许多毛细现象的例子,比如,植物就是利用茎部的毛细管将地下的水吸到顶部,供枝叶生长的。但是,植物吸水除了物理机制,还有生物机制,因此植物的实际高度与毛细管的粗细并没有绝对关系。因为树木的毛细管普遍分布在树皮中,所以,如果破坏了树皮,树木将会因为不能获得水分补充而死亡。[4]另外,当病人服用片剂药物时,在胃中,也是通过毛细管,水分子才能得以进入片剂内部将其浸润、使其崩解,药份溶出才被吸收。[7]最后,还存在一种特殊情况,那就是:当液体内部的分子引力远大于固体对液体的分子引力时,也就是液体不湿润固体的情况,比如将玻璃细管插入水银中,这时将不会出现向上升起的凹形水银柱,反而是向下沉的凸形水银柱。[4]